Elektroniczne Układy Analogowe Plik
Transkrypt
Elektroniczne Układy Analogowe Plik
(pieczęć wydziału) KARTA PRZEDMIOTU 1. Nazwa przedmiotu: ELEKTRONICZNE UKŁADY ANALOGOWE 2. Kod przedmiotu: 3. Karta przedmiotu ważna od roku akademickiego: 2012/2013 4. Forma kształcenia: studia pierwszego stopnia 5. Forma studiów: studia stacjonarne 6. Kierunek studiów: AUTOMATYKA I ROBOTYKA; WYDZIAŁ AEiI 7. Profil studiów: ogólnoakademicki 8. Specjalność: 9. Semestr: 3, 4 10. Jednostka prowadząca przedmiot: Instytut Elektroniki, RAu3 11. Prowadzący przedmiot: dr inż. Zenon Kidoń 12. Przynależność do grupy przedmiotów: przedmioty wspólne 13. Status przedmiotu: wybieralny 14. Język prowadzenia zajęć: polski 15. Przedmioty wprowadzające oraz wymagania wstępne: Zakłada się, że przed rozpoczęciem nauki niniejszego przedmiotu student posiada przygotowanie w zakresie analizy matematycznej, algebry, fizyki oraz podstaw elektrotechniki. 16. Cel przedmiotu: Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z najważniejszymi własnościami podstawowych przyrządów półprzewodnikowych i z podstawami działania realizowanych przy ich użyciu elementarnych układów elektronicznych analogowych i cyfrowych oraz zasad pomiaru podstawowych wielkości elektrycznych i nieelektrycznych. 17. Efekty kształcenia: Nr W1 W2 W3 W4 U1 U2 Opis efektu kształcenia Zna fizyczne podstawy działania, parametry i charakterystyki podstawowych elementów półprzewodnikowych i czujników wielkości nieelektrycznych. Zna struktury i zasady działania podstawowych analogowych układów elektronicznych Zna proste metody opisu i analizy analogowych liniowych i nieliniowych układów prądu stałego oraz podstawowych wzmacniaczy małosygnałowych Zna zasady pomiaru napięcia i prądu, układy cyfrowego pomiaru czasu i częstotliwości oraz podstawowe struktury i własności przetworników cyfrowo-analogowych i analogowo-cyfrowych Potrafi wykorzystać poznane metody i modele matematyczne do projektowania i analizy elementarnych liniowych i nieliniowych analogowych układów elektronicznych Potrafi wykorzystać poznane metody i małosygnałowe modele matematyczne do Metoda sprawdzenia efektu kształcenia Forma prowadzenia zajęć Odniesienie do efektów dla kierunku studiów K_W02/1, K_W04/3 EP WM EP WM K_W04/3 EP WM K_W10/1 EP WM K_W07, K_W04 SP, EP C K_U10/3 SP, EP C K_U09/1, K_U10/3 wyznaczania parametrów charakterystycznych prostych liniowych układów elektronicznych oraz ich charakterystyk częstotliwościowych U3 Potrafi zastosować odpowiednio dobrane metody i CL, SP urządzenia do pomiaru parametrów i charakterystyk elektrycznych przyrządów półprzewodnikowych oraz analogowych układów elektronicznych U4 Potrafi opracować dokumentację zawierającą PS omówienie wyników realizacji ćwiczenia laboratoryjnego K1 Potrafi pracować w zespole i ponosić CL, PS odpowiedzialność za wspólnie realizowane zadanie 18. Formy zajęć dydaktycznych i ich wymiar (liczba godzin) W. 30 Ćw. 15 L. 30 P. L K_U14/3 L K_U14/3 L K_K03/3 Sem. 19. Treści kształcenia: Wykład Elementy bierne RLC, ich opis w dziedzinie czasu i częstotliwości oraz ich podstawowe własności. Skala logarytmiczna. Transmitancja operatorowa. Charakterystyki amplitudowo- i fazowo-częstotliwościowe (Bode’go). Charakterystyki częstotliwościowe obwodów RC i CR. 2. Półprzewodniki samoistne i niesamoistne. Zasada działania i podstawowe własności złącza p-n. Różne rodzaje diod półprzewodnikowych: dioda Zenera, pojemnościowa i Schottky’ego. Podstawowe układy prostownicze. Stabilizator parametryczny napięcia z diodą Zenera. 3. Tranzystor bipolarny: zasada działania, podstawowe parametry i charakterystyki statyczne, modele stałoprądowe dla różnych stanów pracy. Układy polaryzacji tranzystora bipolarnego. Schematy zastępcze małosygnałowe. Wzmacniacze WE, WB, WC. Źródła prądowe. 4. Tranzystory unipolarne JFET i MOSFET: zasada działania, podstawowe parametry i charakterystyki statyczne. Układy polaryzacji tranzystora unipolarnego. Schemat zastępczy małosygnałowy. Wzmacniacze WS, WG i WD. Zastosowania tranzystorów polowych: źródła prądowe, sterowana rezystancja, układy CMOS 5. Przyrządy optoelektroniczne: dioda LED, fotoopornik, fotodioda, fototranzystor, transoptor. Czujniki wielkości nieelektrycznych, takich jak temperatura, siła, przyśpieszenie itp. 6. Tyrystory, triaki. Podstawowe układy energoelektroniczne 7. Elementarna teoria sprzężenia zwrotnego. Wpływ ujemnego sprzężenia zwrotnego na stałość wzmocnienia i pasmo przenoszenia wzmacniacza. Stabilność wzmacniacza. 8. Wzmacniacze mocy: podział na klasy, sprawność, zniekształcenia. 9. Scalony wzmacniacz operacyjny: wzmacniacz idealny i wzmacniacz rzeczywisty. Podstawowe układy pracy wzmacniacza operacyjnego: wzmacniacz odwracający, wzmacniacz nieodwracający, układ sumujący, układ odejmujący, układ całkujący, układ różniczkujący, filtr dolnoprzepustowy I rzędu, regulatory PI, PD, PID, źródło prądowe sterowane napięciem. Komparatory analogowe. Wzmacniacze pomiarowe. 10. Generator przebiegu prostokątnego i trójkątnego. Generatory sinusoidalne LC i RC, warunki generacji. 11. Stabilizatory kompensacyjne – zasada działania. Przetwornice i stabilizatory impulsowe – zasada działania. 12. Zasady pomiaru podstawowych wielkości elektrycznych. Cyfrowy pomiar czasu i częstotliwości. Podstawowe metody przetwarzania analogowo-cyfrowego i cyfrowo-analogowego. Ćwiczenia tablicowe 1. 1. 2. 3. 4. 5. Analiza podstawowych obwodów RLC w dziedzinie czasu i częstotliwości. Wyznaczanie charakterystyk stałoprądowych i punktów pracy układów półprzewodnikowych. Małosygnałowe schematy zastępcze i parametry tranzystorów. Analiza małosygnałowa układów liniowych. Charakterystyki częstotliwościowe. Analiza układów z idealnymi wzmacniaczami operacyjnymi. Układy prostownicze, obliczanie parametrów. Ćwiczenia laboratoryjne 1. Podstawowe przyrządy pomiarowe 2. Diody półprzewodnikowe 3. Tranzystor bipolarny (WE) 4. Tranzystory polowe JFET i MOSFET 5. Półprzewodnikowe przyrządy optoelektroniczne 6. Układy prostownicze 7. Stabilizatory napięcia 8. Generatory sinusoidalne 9. Generatory niesinusoidalne 10. Zastosowanie wzmacniaczy operacyjnych 20. Egzamin: tak (pisemny z zadań i teorii) 21. Literatura podstawowa: 1. Horowitz P., Hill W.: Sztuka elektroniki część 1-2. WKŁ, Warszawa 2009 2. Ciążyński W. E.: Elektronika analogowa w zadaniach, t.1, 3, 4, 5. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2009-2010 3. Laboratorium elektroniki I: Elementy półprzewodnikowe i układy podstawowe. Praca zbiorowa pod red. Krzysztofa Zioło; Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, skrypt nr 2322, Gliwice 2003 4. Laboratorium elektroniki II: Podstawowe układy analogowe, impulsowe i cyfrowe. Praca zbiorowa pod red. Krzysztofa Zioło; Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, skrypt nr 2323, Gliwice 2003 22. Literatura uzupełniająca: 1. Tietze U. Schenk Ch.: Układy półprzewodnikowe. WNT, Warszawa 2009 2. Filipkowski A.: Układy elektroniczne analogowe i cyfrowe. WNT, Warszawa 2006 3. Chwaleba A., Moeschke B., Płoszajski G.: Elektronika. WSiP, Warszawa 2008 23. Nakład pracy studenta potrzebny do osiągnięcia efektów kształcenia Lp. Forma zajęć 1 Wykład 2 Ćwiczenia 15/30 3 Laboratorium 30/45 4 Projekt / 5 Seminarium / 6 Inne 15/45 Suma godzin 90/150 Liczba godzin kontaktowych / pracy studenta 30/30 24. Suma wszystkich godzin: 240 25. Liczba punktów ECTS: 8 26. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach z bezpośrednim udziałem nauczyciela akademickiego: 3 27. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach o charakterze praktycznym (laboratoria, projekty): 4 26. Uwagi: Zatwierdzono: ……………………………. ………………………………………………… (data i podpis prowadzącego) (data i podpis dyrektora instytutu/kierownika katedry/ Dyrektora Kolegium Języków Obcych/kierownika lub dyrektora jednostki międzywydziałowej)